DE102010028777B4 - Method and apparatus for removing a backside coating on a substrate - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Entfernung einer Rückseitenbeschichtung auf einem Substrat (2), das auf seiner Vorderseite (1) mittels Vakuumbeschichtung beschichtet wird, wobei die Rückseite (6) des Substrats (2) mittels eines oberflächlichen Energieeintrages von einer unerwünschten Beschichtung (5) befreit wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Randes der Rückseite (6) des Substrats (2) durch Elektronenbeschuss bis zur Verdampfung auf der Rückseite (6) abgeschiedener Teilchen erwärmt wird.Method of removing a backcoat on a substrate (2) coated on its front side (1) by vacuum coating, whereby the back (6) of the substrate (2) is removed from an unwanted coating (5) by a superficial energy input in that the surface of the edge of the rear side (6) of the substrate (2) is heated by electron bombardment until evaporation on the back side (6) of deposited particles.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung einer Rückseitenbeschichtung auf einem Substrat, das auf seiner Vorderseite mittels Vakuumbeschichtung beschichtet wird, wobei die Rückseite des Substrats mittels eines oberflächlichen Energieeintrages von einer unerwünschten Beschichtung befreit wird. Die Erfindung betrifft auch eine Anordnung zur Entfernung einer Rückseitenbeschichtung auf einem Substrat, das in einer Vakuumbeschichtungsanlage mit einer Substrattransporteinrichtung in einer Transportrichtung transportiert auf seiner Vorderseite beschichtet wird, mit einer der Rückseite des Substrats gegenüberliegend angeordneten Quelle elektrisch geladener Teilchen.The invention relates to a method for removing a backcoat on a substrate, which is coated on its front by means of vacuum coating, wherein the back of the substrate is freed by means of a superficial energy input of an undesirable coating. The invention also relates to an arrangement for removing a backside coating on a substrate, which is coated in a vacuum coating system with a substrate transport device transported in a transport direction on its front side, with a source of electrically charged particles arranged opposite the back side of the substrate.

Für vielseitige Anwendungen, beispielsweise bei der Herstellung von Photovoltaik-Zellen werden Substrate – zumeist flachen- oder scheibenförmige Substraten in einer Vakuumbeschichtungsanlage beschichtet. Hierbei wird in einem Hochvakuum unter Anlegen einer Targetspannung zwischen einer Anode und einem Magnetron von dem Target dieses Magnetrons Targetmaterial abgesputtert und reaktiv, teilreaktiv oder nicht reaktiv auf der dem Magnet zugewandet Seite des Substrats abgeschieden. Dabei wird dem Vakuum Prozessgas und/oder Reaktivgas zugesetzt, so dass ein relativ hoher Prozessdruck entsteht.For versatile applications, for example in the production of photovoltaic cells substrates - usually flat or disc-shaped substrates are coated in a vacuum coating system. Here, in a high vacuum, applying a target voltage between an anode and a magnetron sputtered from the target of this magnetron target material and reactive, partially reactive or non-reactive deposited on the side facing the magnet of the substrate. In this process, process gas and / or reactive gas is added to the vacuum, resulting in a relatively high process pressure.

Durch den hohen Prozessdruck beim Magnetron-Sputtern bedingt, setzt sich ein Teil der gestreuten Teilchen, die vom Target stammen, auch auf dem Rand der Ruckseite des Substrats ab.Due to the high process pressure in the case of magnetron sputtering, part of the scattered particles that originate from the target also settle on the edge of the back side of the substrate.

Die ungewollte Beschichtung des Randes auf der Rückseite eines Glassubstrates während des Magnetron-Sputterns kann z. B. bei Photovoltaik-Zellen zu Kurzschlüssen bzw. Leckströmen führen.The unwanted coating of the edge on the back of a glass substrate during magnetron sputtering may, for. B. in photovoltaic cells lead to short circuits or leakage currents.

Es ist bekannt, die Substrate vor einer Rückseitenbeschichtung zu schützen. Durch die Verwendung eines Carriers kann die Rückseite während des Beschichtungsprozesses abgedeckt werden. Nachteilig dabei ist jedoch, dass die Carrier-Lösung relativ aufwendig und in vielen Fällen auch nicht durchführbar ist.It is known to protect the substrates from a backside coating. By using a carrier, the back can be covered during the coating process. The disadvantage here, however, is that the carrier solution is relatively complicated and in many cases not feasible.

Alternativ wird in der Produktion mit Hilfe eines Laserstrahls die Rückseite von einer ungewollten Beschichtung durch Erwärmung befreit. Abgesehen von den hohen Kosten des Lasers (üblicherweise wird ein CO2-Laser verwendet) werden durch das Absorptionsverhalten des Lichtes bedingt auch tiefer liegende Bereiche des Substrats und eventuell auch Funktionsschichten auf der Frontseite ungewollter Weise erhitzt.Alternatively, in the production with the help of a laser beam, the back of an unwanted coating is removed by heating. Apart from the high cost of the laser (usually a CO 2 laser is used) due to the absorption behavior of the light also deeper areas of the substrate and possibly functional layers on the front side are heated unintentionally.

Typischerweise ist der Rand der Rückseite von der Substratkante bis zu einem Abstand von 5 cm beschichtet. Dabei beträgt je nach Prozessparameter und Beschichtungsmaterial die Schichtdicke auf der Rückseite 1%–10% der Frontseitendicke an der Kante und nimmt bis unter 0.1% der Frontseitendicke in einer Entfernung von 5 cm ab. In vielen Fällen beträgt die Schichtdicke auf der Frontseite nicht mehr als 1 μm, so dass die maximale Schichtdicke auf der Rückseite üblicherweise nicht über 50 nm (5% der Frontseitendicke) liegt.Typically, the edge of the back side is coated by the substrate edge to a distance of 5 cm. Depending on the process parameters and coating material, the layer thickness on the reverse side is 1% -10% of the front side thickness at the edge and decreases to less than 0.1% of the front side thickness at a distance of 5 cm. In many cases, the layer thickness on the front side is not more than 1 μm, so that the maximum layer thickness on the backside is usually not more than 50 nm (5% of the front side thickness).

Aus S. Görlich, K. D. Herrmann, W. Reimers, E. Kubalek: Scanning Elektron Microscopy, 1983/II, SEM, Inc., AMF o'Hare, IL, pp. 447–464 (1986) ist es aus der Elektronenstrahlmikroskopie am Beispiel von SiO2 bekannt, dass sich das Substrat in Folge der Elektronenbestrahlung auflädt. Dies ist in 1 mit einer Elektronenausbeute (yield) dargestellt. Durch einen Elektronenbeschuss kommt es zum Einen zu einer Rückreflexion der Beschusselektronen von der Substratoberfläche. Die Menge der reckflektierten Elektronen wird mit η bezeichnet. Es werden durch den Elektronenbeschuss aber auch Sekundärelektronen aus dem Substrat emittiert, hier mit δ bezeichnet. Wie ersichtlich, ist die Elektronenausbeute σ = δ + η bei einer Beschleunigungsspannung EIIPE von 1150 eV gleich 1, was bedeutet, es werden so viele Elektronen auf das Substrat geschossen, wie zurückreflektiert oder sekundär emittiert werden. Das Substrat lädt sich also durch Elektronenbeschuss nicht negativ auf.From S. Görlich, KD Herrmann, W. Reimers, E. Kubalek: Scanning Electron Microscopy, 1983 / II, SEM, Inc., AMF o'Hare, IL, pp. 447-464 (1986), it is known from electron beam microscopy using the example of SiO 2 that the substrate charges as a result of electron irradiation. This is in 1 represented with an electron yield. On the one hand, an electron bombardment leads to a back reflection of the bombardment electrons from the substrate surface. The amount of reflected electrons is denoted by η. However, secondary electrons are emitted by the electron bombardment from the substrate, here denoted by δ. As can be seen, the electron yield σ = δ + η at an acceleration voltage E IIPE of 1150 eV is equal to 1, which means that as many electrons are shot onto the substrate as are reflected back or emitted secondarily. Thus, the substrate does not charge negatively by electron bombardment.

In der EP 0 414 038 A2 ist ein Verfahren zur Entfernung von Rückseitenbeschichtungen mittels Plasma und in der US 2006/0246690 A1 ein solches Verfahren mittels Lösungsmittel beschrieben. Die DE 696 18 641 T2 gibt ein Verfahren der Reinigung von Substraten mittels polarisierten Photonen an.In the EP 0 414 038 A2 is a method for the removal of backside coatings by means of plasma and in the US 2006/0246690 A1 such a method described by means of solvents. The DE 696 18 641 T2 discloses a method of cleaning substrates by means of polarized photons.

In der JP 58-224165 A und in der JP 02-054753 A werden Vorrichtungen beschrieben, in denen eine Elektronenstrahlquelle der Rückseite des Substrats gegenüber angeordnet ist, die vor der Beschichtungsstation angeordnet ist und damit eine Entfernung einer Rückseitenbeschichtung hier nicht vorgesehen ist.In the JP 58-224165 A and in the JP 02-054753 A describes devices in which an electron beam source is disposed opposite to the back side of the substrate, which is arranged in front of the coating station and so that a removal of a backside coating is not provided here.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Magnetron-Sputter-Beschichtung eine ungewollte Beschichtung der Rückseite des Substrats mit hoher Effizienz, insbesondere ohne Beeinträchtigung des Produktionsdurchlaufes von in-line-Anlagen, und geringen Herstellungs- und Unterhaltungskosten zu vermeiden.The invention is based on the object with a magnetron sputter coating to avoid unwanted coating of the back of the substrate with high efficiency, in particular without affecting the production cycle of in-line systems, and low manufacturing and maintenance costs.

Die Aufgabe wird verfahrensseitig dadurch gelöst, dass die Oberfläche des Randes der Rückseite des Substrats durch Elektronenbeschuss bis zur Verdampfung auf der Rückseite abgeschiedener Teilchen erwärmt wird. Somit kann die Rückseite von der Schicht aus einer unbeabsichtigten Beschichtung wieder befreit werden.The object is achieved by the method in that the surface of the edge of the back of the substrate by electron bombardment until is heated to evaporate on the back of deposited particles. Thus, the back of the layer of an unintentional coating can be freed again.

Bevorzugter Weise kann der Elektronenbeschuss mittels niederenergetischen Elektronen aus einer Glühkathode durchgeführt werden.Preferably, the electron bombardment can be carried out by means of low-energy electrons from a hot cathode.

Mit Hilfe niederenergetischen Elektronen aus der Glühkathode wird der Rand der Rückseite des Substrates, welches beispielsweise Glas sein kann, rasch erwärmt, so dass es zu einer Verdampfung der abgeschiedenen Teilchen kommt, ohne die Frontseite erheblich zu erwärmen. Entscheidend hierbei sind die geringe Eindringtiefe der Elektronen, sowie die Entfernung von Aufladungen des Substrates.With the help of low-energy electrons from the hot cathode, the edge of the back of the substrate, which may be, for example, glass, heated rapidly, so that it comes to an evaporation of the deposited particles, without significantly heat the front side. Crucial here are the low penetration depth of the electrons, as well as the removal of charges of the substrate.

Eine weiter bevorzugte Form des Verfahrens sieht vor, dass die Elektronen durch Anlegen einer Beschleunigungsspannung zwischen der Glühkathode und einer Anode in Richtung zur Rückseite des Substrats beschleunigt werden und die Beschleunigungsspannung derart eingestellt wird, dass das Substrat eine nicht negative Ladung aufweist. Damit wird vermieden, dass der Elektronenbeschuss den Beschichtungsvorgang beeinflusst und außerdem gewahrleistet, dass die Elektronen nicht durch das Substrat selbst abgestoßen werden und damit die erfindungsgemaße Wirkung verringert wird.A further preferred form of the method provides that the electrons are accelerated by applying an acceleration voltage between the hot cathode and an anode towards the back of the substrate and the acceleration voltage is set such that the substrate has a non-negative charge. This avoids that the electron bombardment affects the coating process and also ensures that the electrons are not repelled by the substrate itself and thus the effect of the invention is reduced.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine aus einer auf dem Substrat eingebrachten Gesamtenergie resultierende Oberflächentemperatur des Substrats durch die Temperatur der Glühkathode und eine daraus resultierende Anzahl der Elektroden gesteuert wird.In a further embodiment of the invention, it is provided that a surface temperature of the substrate resulting from a total energy introduced on the substrate is controlled by the temperature of the hot cathode and a resulting number of electrodes.

In einer weiteren Ausfuhrung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Zeitdauer für die Erhöhung der Temperatur auf der Substratoberflache oder die Expositionszeit des Elektronenbeschusses durch die Transportgeschwindigkeit des Substrats gesteuert wird.In a further embodiment of the method, it is provided that the time duration for the increase of the temperature on the substrate surface or the exposure time of the electron bombardment is controlled by the transport speed of the substrate.

Im Weiteren wird eine besondere Ausfuhrungsform des Verfahrens durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet:

  • – Bereitstellen einer Glühkathode mit einer Anode gegenüber der Rückseite des Substrats
  • – Anlegen einer Beschleunigungsspannung zwischen Glühkathode und Anode
  • – Transport des Substrats und Vorbeiführen des Substrats an der Glühkathode.
In addition, a particular embodiment of the method is characterized by the following method steps:
  • - Providing a hot cathode with an anode opposite the back of the substrate
  • - Applying an acceleration voltage between the hot cathode and anode
  • - Transport of the substrate and past the substrate on the hot cathode.

Die Elektronenstrahlung kann besser gesteuert und auch fokussiert werden, wenn ein die Glühkathode umschließender Wehnelt-Zylinder angeordnet wird, der mit einer relativ zu der Anode niedrigeren Spannung als die Spannung der Glühkathode beaufschlagt wird.The electron radiation can be better controlled and also focused when a Wehnelt cylinder enclosing the hot cathode is arranged, which is subjected to a voltage lower than the voltage of the hot cathode relative to the anode.

Die Eindringtiefe und die Aufladung des Substrats sind abhängig vom Material des Substrats. Einerseits soll eine geringe Eindringtiefe erreicht werden und andererseits eine Aufladung vermieden werden. Entsprechend einer Ausführung des Verfahrens wird dementsprechend die Elektronenergie und die Anzahl der Elektronen dem Substratmaterial entsprechend Aufladung vermeidend und/oder die Eindringtiefe in das Substrat steuernd eingestellt.The penetration depth and the charge of the substrate are dependent on the material of the substrate. On the one hand, a low penetration depth should be achieved and, on the other hand, charging should be avoided. Accordingly, according to an embodiment of the method, the electron energy and the number of electrons corresponding to the substrate material are avoided according to charging and / or the penetration depth into the substrate is controlled.

In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Anzahl der von der Quelle stammenden Elektronen relativ zu der Transportgeschwindigkeit des Substrats gesteuert wird.In a further embodiment of the method it is provided that the number of electrons originating from the source is controlled relative to the transport speed of the substrate.

Für die vorstehend genannte Beeinflussung der Elektronenzahl ist es weiterhin vorgesehen, dass die Anzahl der Elektronen durch die Temperatur der Glühkathode eingestellt wird. Damit ist es möglich die auf der Oberfläche der Substratrückseite eingebrachte Gesamtenergie unabhängig von der kinetischen Energie der Elektronen zu regeln. Folglich ist eine relativ exakte Temperaturregelung der Oberfläche erzielbar.For the above-mentioned influencing of the number of electrons, it is further provided that the number of electrons is adjusted by the temperature of the hot cathode. This makes it possible to regulate the total energy introduced on the surface of the substrate back independently of the kinetic energy of the electrons. Consequently, a relatively accurate temperature control of the surface can be achieved.

Die anordnungsseitige Lösung der Aufgabenstellung sieht vor, dass die Quelle elektrisch geladener Teilchen als Elektronenstrahlungsquelle mit einem auf die Rückseite des Substrats gerichteten Elektronenstrahl ausgebildet ist. Ein mittels der Elektronenstrahlungsquelle bewirkter Elektronenbeschuss der Rückseite des Substrats ist gegenuber dem Stand der Technik, bei dem beispielsweise die Strahlungsquelle als Laserstrahlungsquelle ausgebildet ist, ist in wesentlich einfacherer Art und Weise und mit geringeren Auswirkungen auf das Substrat zu realisieren.The arrangement-side solution of the problem provides that the source of electrically charged particles is formed as an electron beam source with a directed onto the back of the substrate electron beam. An electron bombardment of the rear side of the substrate caused by the electron radiation source is compared to the prior art, in which, for example, the radiation source is designed as a laser radiation source, can be realized in a much simpler manner and with less impact on the substrate.

Die einfache Realisierung ist dadurch zu erkennen, dass in einer bevorzugten Ausführung der Erfindung die Elektronenstrahlquelle als Gluhkathode ausgebildet ist.The simple realization can be seen in that in a preferred embodiment of the invention, the electron beam source is formed as Gluhkathode.

Die Glühkathode kann als Glühdraht oder als Glühwendel ausgebildet und/oder mit einem die Glühkathode umschließenden Wehnelt-Zylinder versehen sein.The hot cathode may be formed as a filament or as a filament and / or be provided with a hot cathode enclosing Wehnelt cylinder.

Da die unerwünschte Beschichtung der Rückseite des Substrats grundsätzlich im Randbereich der Substratruckseite auftritt, ist in einer Ausführung der erfindungsgemäßen Anordnung vorgesehen, dass Glühkathoden gegenüber der längs der Transportrichtung liegenden Randbereiche der Rückseite angeordnet sind.Since the undesired coating of the rear side of the substrate basically occurs in the edge region of the substrate pressure side, in one embodiment of the arrangement according to the invention it is provided that hot cathodes are arranged opposite the edge regions of the back side lying along the transport direction.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausfuhrungsbeispieles näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigt The invention will be explained in more detail with reference to an exemplary embodiment. In the accompanying drawings shows

1 eine grafische Darstellung der Elektronenausbeute in Abhängigkeit von der Elektronenergie nach dem Stand der Technik, 1 a graphic representation of the electron yield as a function of the electron energy according to the prior art,

2 eine erfindungsgemäße Anordnung bei einer Beschichtung einer unten liegenden Vorderseite des Substrats 2 an inventive arrangement in a coating of a lower front side of the substrate

3 eine erfindungsgemaße Anordnung bei einer Beschichtung einer oben liegenden Vorderseite des Substrats und 3 an inventive arrangement in a coating of an overhead front side of the substrate and

4 eine grafische Darstellung des Anstiegs der Oberflächentemperatur durch eine erfindungsgemäße Elektronenbestrahlung. 4 a graphical representation of the increase of the surface temperature by an electron irradiation according to the invention.

Wie in 2 und 3 dargestellt, wird die Vorderseite 1 eines Substrats 2 in einer nicht näher dargestellten Vakuumkammer mittels eines Magnetrons 3 beschichtet. Dabei kommt es im den in Transportrichtung 4 liegenden Randbereichen des Substrats 2 immer wieder zu unerwünschten Beschichtungen 5 auf der Rückseite 6 des Substrats 2. Bei der Beschichtung wird das Substrat 2 mittels eines Transportsystems 7 durch die Vakuumbeschichtungsanlage bewegt und damit kontinuierlich beschichtet.As in 2 and 3 shown, the front is 1 a substrate 2 in a vacuum chamber not shown by means of a magnetron 3 coated. It comes in the transport direction 4 lying edge regions of the substrate 2 repeatedly to undesirable coatings 5 on the back side 6 of the substrate 2 , The coating becomes the substrate 2 by means of a transport system 7 moved through the vacuum coating system and thus continuously coated.

Die Wirkung der Erfindung besteht nun darin, dass die Schicht auf der Rückseite 6 des Substrats 2 in Folge der unerwünschten Beschichtung 5 abgeschieden wurde, sogleich wieder zu entfernen. Dazu ist in einem Abstand zu der Rückseite 6 zumindest im Bereich der Ränder des Substrats 2, an denen die unerwünschte Beschichtung 5 am starksten auftritt, eine Glühkathode 8 angeordnet. Diese besteht aus einem Glühdraht, der auch als Glühwendel 9 ausgebildet sein kann, und einem um die Glühwendel herum angeordneten Wehnelt-Zylinder 10. Der Wehnelt-Zylinder 10 stellt kein zwingendes Element dar, dient jedoch der höheren Elektronenausbeute aus dem Glühwendel und der Fokussierung der Elektronenstrahlung.The effect of the invention is now that the layer on the back 6 of the substrate 2 as a result of the unwanted coating 5 was removed, immediately remove again. This is at a distance to the back 6 at least in the region of the edges of the substrate 2 on which the unwanted coating 5 the strongest occurs, a hot cathode 8th arranged. This consists of a filament, which also serves as a filament 9 may be formed, and arranged around the filament around Wehnelt cylinder 10 , The Wehnelt cylinder 10 is not a mandatory element, but serves the higher electron yield from the filament and the focusing of the electron beam.

Zwischen der Glühkathode 8 und der Substratrückseite 6 ist eine Anode angeordnet, die in diesem Bespiel auf Massepotential der Vakuumkammer gelegt ist.Between the hot cathode 8th and the substrate back 6 an anode is arranged, which is placed in this example at ground potential of the vacuum chamber.

Der Wehnelt-Zylinder 10 ist mit einer Öffnung 12 und die Anode 11 mit einer fluchtenden Öffnung 13 zum Durchtritt der Elektronenstrahlung 14 versehen.The Wehnelt cylinder 10 is with an opening 12 and the anode 11 with a flush opening 13 for the passage of the electron beam 14 Mistake.

Mit Hilfe der Glühkathode 8, welche vom Randbereich des Substrates 2 passiert wird, werden Elektronen emittiert und als Elektronenstrahlung 14 auf das Substrat 2 durch das Anlegen einer negativen Beschleunigungsspannung UB von ca. 1 kV an die Glühwendel 9 beschleunigt. Die Spannung UW am Wehnelt-Zylinder 10 kann auf –1,1 kV eingestellt werden. Wichtig dabei ist, dass die Beschleunigungsspannung UB geringfügig unterhalb einer Spannung bleibt, die zu negativen Aufladungen des Substrats führen würde und die in 1 mit EIIPE bezeichnet ist.With the help of the hot cathode 8th , which from the edge region of the substrate 2 is passed, electrons are emitted and as electron radiation 14 on the substrate 2 by applying a negative acceleration voltage U B of about 1 kV to the filament 9 accelerated. The voltage U W on the Wehnelt cylinder 10 can be set to -1.1 kV. It is important that the acceleration voltage U B remains slightly below a voltage that would lead to negative charges of the substrate and the in 1 denoted E IIPE .

Damit bleibt die Summe der vom Substrat 2 emittierten Elektronen oberhalb der von der Gluhwendel 9 stammenden und auf das Substrat 2 auftreffenden Elektronen. Folglich kommt es zu einer kleinen positiven Spannung US des Substrats 2 gegenüber Masse, die eine resultierende Beschleunigungsspannung UBres = UB + (–US) von knapp über der eingestellten Beschleunigungsspannung UB hat.This leaves the sum of the substrate 2 emitted electrons above that of the Gluhwendel 9 originating and on the substrate 2 impinging electrons. Consequently, there is a small positive voltage U S of the substrate 2 to ground, which has a resulting acceleration voltage U Bres = U B + (-U S ) of just above the set acceleration voltage U B.

Aufgrund der geringen Eindringtiefe der Elektronen bei Energien von 1 keV (materialabhängig, ca. 5 nm–50 nm) bleibt ein Großteil (ca. 70%) der Elektronen vom Glühwendel 9 entweder nur in der Beschichtung der Rückseite 6 oder, falls diese Beschichtung nicht vorhanden sein sollte, bis zu einer Tiefe von wenigen Nanometern im Substrat 2 stecken, welches beispielsweise aus Glas bestehen kann. Die kinetische Energie dieser Elektronen wird fast vollstandig in thermische Energie umgewandelt. Ein kleiner Teil der Energie wird allerdings in Form von Sekundärelektronen mit einer Energie von 1 eV–50 eV aus einer Tiefe von 1 nm bis 10 nm emittiert. Die restlichen Elektronen hingegen werden als Rückstreuelektronen gestreut und gehen für den gewünschten Effekt verloren.Due to the low penetration depth of the electrons at energies of 1 keV (depending on the material, about 5 nm-50 nm), a large part (about 70%) of the electrons remains from the filament 9 either only in the coating of the back 6 or, if this coating is not present, to a depth of a few nanometers in the substrate 2 stuck, which may for example consist of glass. The kinetic energy of these electrons is almost completely converted into thermal energy. However, a small part of the energy is emitted in the form of secondary electrons with an energy of 1 eV-50 eV from a depth of 1 nm to 10 nm. The remaining electrons, on the other hand, are scattered as back scattered electrons and are lost for the desired effect.

Folglich ist es mit niederenergetischen Elektronen möglich, thermische Energie direkt in der Beschichtung der Rückseite 6 zu implantieren. Hingegen ist die absolute Eindringtiefe von Mikrowellen oder bei einer Induktionsheizung sehr viel größer und stark vom Material abhängig. Selbst bei einem langwelligen CO2-Laser beträgt die Eindringtiefe in Glas zwischen 400 nm–2000 nm, bei einem Abfall der Intensität auf 1/e.Consequently, it is possible with low energy electrons, thermal energy directly in the coating of the back 6 to implant. On the other hand, the absolute penetration depth of microwaves or induction heating is much larger and strongly dependent on the material. Even with a long-wavelength CO2 laser, the penetration depth in glass is between 400 nm-2000 nm, with a decrease in intensity to 1 / e.

Nachfolgend wird eine Abschätzung über die Wirkung der Erfindung für den Fall gegeben, dass es sich bei dem Substrat 2 um Glas handelt. Falls das Material der Beschichtung auf der Rückseite 6 eine wesentlich höhere Verdampfungstemperatur im Vergleich zum Glassubstrat 2 aufweist, muss die durch den Elektronenbeschuss erzielte Temperaturerhohung die Verdampfungstemperatur des Glases von etwa 1800°C erreichen.The following is an estimate of the effect of the invention in the case where the substrate 2 is glass. If the material of the coating on the back 6 a much higher evaporation temperature compared to the glass substrate 2 the temperature increase achieved by the electron bombardment must reach the vaporization temperature of the glass of about 1800 ° C.

Die maximale, flächenbezogene Leistung, die in das Glassubstrat 2 eingebracht werden kann setzt sich wie folgt zusammen: P max / F = Pkin + Ps ≈ Pkin = f × U × I mit Pkin = kinetische Energie der absorbierten Elektronen; Ps = Strahlungsenergie Glühwendel; f = Anteil der für die Erwarmung zur Verfügung stehenden Elektronen; U = Beschleunigungsspannung; I = Strom PrimärstrahlThe maximum, area-related performance in the glass substrate 2 can be introduced is composed as follows: P max / F = P kin + P s ≈ P kin = f × U × I with P kin = kinetic energy of the absorbed electrons; P s = radiation energy incandescent filament; f = proportion of electrons available for heating; U = acceleration voltage; I = current primary beam

Der Wärmeeintrag Ps des Glühwendels 9 durch Lichtstrahlung beträgt bei einer dem Glassubstrat 2 zugewandten Abstrahlfläche von 1 mm weniger als 22 W bei einer Temperatur von 2200°C pro Zentimeter Drahtlänge und kann in erster Näherung vernachlässigt werden.The heat input P s of the filament 9 by light radiation is at a the glass substrate 2 facing radiating surface of 1 mm less than 22 W at a temperature of 2200 ° C per centimeter wire length and can be neglected in first approximation.

Bei einer Beschleunigungsspannung von 1 kV gehen etwa 30% der kinetischen Energie des Primärstrahls in Form von Rückstreuelektronen oder Sekundärelektronen verloren. Damit ergibt sich ein Faktor f = 0.7.At an acceleration voltage of 1 kV, about 30% of the kinetic energy of the primary beam is lost in the form of backscattered electrons or secondary electrons. This results in a factor f = 0.7.

Wird ein maximaler Strahlstrom von 10 A/cm2 Fläche eines Glühwendels 9 aus Wolfram angenommen und ein zur Verfügung stehender Emissionswinkel von 120°, so ergibt sich ein auf der Oberfläche des Glassubstrats 2 auftreffender Strom von 3.3 A.Will a maximum beam current of 10 A / cm2 area of a filament 9 assumed tungsten and an available emission angle of 120 °, the result is a on the surface of the glass substrate 2 impinging current of 3.3A.

Insgesamt ergibt sich eine maximale, flächenbezogene Leistung PF max von 2310 W/cm2 bzw. 231 W für einen Draht mit einer Länge von 1 cm und einer Abstrahlbreite von 1 mm.Overall, a maximum area-related power PF max of 2310 W / cm 2 or 231 W results for a wire with a length of 1 cm and a beam width of 1 mm.

4 zeigt den Temperaturanstieg an der Oberfläche bei einer eingebrachten Leistung von etwa 150 W/cm2 in den ersten 50 ms. Die Rückseite des Glassubstrats 2 erwärmt sich hierbei nur um ca. 1°C, wobei Reflexionen der Wärmestrahlung im Glas nicht berücksichtigt wurden. Es kann also mit einem wesentlich geringeren Strahlstrom gearbeitet werden und gleichzeitig das Substrat 2 unter dem Glühwendel 9 rasch vorbeitransportiert werden. 4 shows the temperature rise at the surface at an applied power of about 150 W / cm 2 in the first 50 ms. The back of the glass substrate 2 it heats up only by about 1 ° C, whereby reflections of the heat radiation in the glass were not considered. It can therefore be used with a much lower beam current and at the same time the substrate 2 under the filament 9 be transported quickly.

Prinzipiell funktioniert das Verfahren auch bei anderen Substratmaterialien als Glas, allerdings spielt hierbei die Wärmeleitung im Substrat 2 eine entscheidende Rolle. Insbesondere, wenn das Substrat 2 nicht heiß werden darf.In principle, the method also works with substrate materials other than glass, although in this case the heat conduction in the substrate plays a role 2 a crucial role. In particular, if the substrate 2 do not get hot.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Vorderseitefront
22
Substratsubstratum
33
Magnetronmagnetron
44
Transportrichtungtransport direction
55
unerwünschte Beschichtungunwanted coating
66
Rückseiteback
77
Transportsystemtransport system
88th
Glühkathodehot cathode
99
Glühwendelfilament
1010
Wehnelt-ZylinderWehnelt cylinder
1111
Anodeanode
1212
Öffnung des Wehnelt-ZylindersOpening of the Wehnelt cylinder
1313
Öffnung der AnodeOpening of the anode
1414
Elektronenstrahlungelectron beam

Claims (16)

Verfahren zur Entfernung einer Rückseitenbeschichtung auf einem Substrat (2), das auf seiner Vorderseite (1) mittels Vakuumbeschichtung beschichtet wird, wobei die Rückseite (6) des Substrats (2) mittels eines oberflächlichen Energieeintrages von einer unerwünschten Beschichtung (5) befreit wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Randes der Rückseite (6) des Substrats (2) durch Elektronenbeschuss bis zur Verdampfung auf der Rückseite (6) abgeschiedener Teilchen erwärmt wird.Method for removing a backside coating on a substrate ( 2 ) on its front ( 1 ) is coated by means of vacuum coating, the back side ( 6 ) of the substrate ( 2 ) by means of a superficial energy input from an undesired coating ( 5 ), characterized in that the surface of the edge of the back ( 6 ) of the substrate ( 2 ) by electron bombardment until evaporation on the back ( 6 ) of deposited particles is heated. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektronenbeschuss mittels niederenergetischen Elektronen aus einer Glühkathode (8) durchgefuhrt wird.A method according to claim 1, characterized in that the electron bombardment by means of low-energy electrons from a hot cathode ( 8th ) is carried out. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronen durch Anlegen einer Beschleunigungsspannung (UB) zwischen der Glühkathode (8) und einer Anode (11) in Richtung zur Rückseite (6) des Substrats (2) beschleunigt werden und die Beschleunigungsspannung (UB) derart eingestellt wird, dass das Substrat (2) eine nicht negative Ladung aufweist.A method according to claim 2, characterized in that the electrons by applying an acceleration voltage (U B ) between the thermionic cathode ( 8th ) and an anode ( 11 ) towards the back ( 6 ) of the substrate ( 2 ) and the acceleration voltage (U B ) is set such that the substrate ( 2 ) has a non-negative charge. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine aus einer auf dem Substrat eingebrachten Gesamtenergie resultierende Oberflächentemperatur des Substrats durch die Temperatur der Gluhkathode und die daraus resultierende Anzahl der Elektronen gesteuert wird.Method according to Claim 2 or 3, characterized in that a surface temperature of the substrate resulting from a total energy introduced on the substrate is controlled by the temperature of the glow cathode and the resulting number of electrons. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitdauer für die Erhöhung der Temperatur auf der Substratoberfläche oder die Expositionszeit des Elektronenbeschusses durch die Transportgeschwindigkeit des Substrats gesteuert wird.Method according to one of claims 2 to 4, characterized in that the time duration for the increase of the temperature on the substrate surface or the exposure time of the electron bombardment is controlled by the transport speed of the substrate. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte – Bereitstellen einer Glühkathode (8) mit einer Anode (11) gegenüber der Rückseite (6) des Substrats (2) – Anlegen einer Beschleunigungsspannung (UB) zwischen Glühkathode (8) und Anode (11) – Transport des Substrats (2) und Vorbeiführen des Substrats (2) an der Glühkathode (8).Method according to one of claims 1 to 5, characterized by the following method steps - providing a hot cathode ( 8th ) with an anode ( 11 ) opposite the back ( 6 ) of the substrate ( 2 ) - applying an acceleration voltage (U B ) between the hot cathode ( 8th ) and anode ( 11 ) - Transport of the substrate ( 2 ) and passing the substrate ( 2 ) at the hot cathode ( 8th ). Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Glühkathode (8) umschließender Wehnelt-Zylinder (10) angeordnet wird, der mit einer relativ zu der Anode (11) niedrigeren Spannung (UW) als die Spannung (UB) der Glühkathode (8) beaufschlagt wird.Method according to one of claims 2 to 6, characterized in that a hot cathode ( 8th ) enclosing Wehnelt cylinder ( 10 ) arranged with a relative to the anode ( 11 ) lower voltage (U W ) than the voltage (U B ) of the hot cathode ( 8th ) is applied. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronenenergie und die Anzahl der Elektronen dem Substratmaterial entsprechend Aufladung vermeidend und/oder die Eindringtiefe in das Substrat (2) steuernd eingestellt wird.Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the electron energy and the number of electrons according to the substrate material according to charging avoiding and / or the penetration depth into the substrate ( 2 ) is controlled. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Elektronen relativ zu der Transportgeschwindigkeit des Substrats (2) gesteuert wird.Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that the number of electrons relative to the transport speed of the substrate ( 2 ) is controlled. Verfahren nach Anspruch 7 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Elektronen durch die Temperatur der Glühkathode (8) eingestellt wird.A method according to claim 7 or 9, characterized in that the number of electrons by the temperature of the hot cathode ( 8th ) is set. Anordnung zur Entfernung einer Rückseitenbeschichtung auf einem Substrat (2), das in einer Vakuumbeschichtungsanlage mit einer Substrattransporteinrichtung (7) in einer Transportrichtung (4) transportiert auf seiner Vorderseite (1) beschichtet wird, mit einer der Rückseite (6) des Substrats (2) gegenüberliegend angeordneten Strahlungsquelle, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelle als Elektronenstrahlungsquelle (8) mit einem auf die Rückseite (6) des Substrats (2) gerichteten Elektronenstrahl (14) ausgebildet ist.Arrangement for removing a backside coating on a substrate ( 2 ), which in a vacuum coating system with a substrate transport device ( 7 ) in a transport direction ( 4 ) transported on its front side ( 1 ) is coated, with one of the back ( 6 ) of the substrate ( 2 ) arranged opposite radiation source, characterized in that the radiation source as electron radiation source ( 8th ) with one on the back ( 6 ) of the substrate ( 2 ) directed electron beam ( 14 ) is trained. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronenstrahlquelle als Glühkathode (8) ausgebildet ist.Arrangement according to claim 11, characterized in that the electron beam source as a hot cathode ( 8th ) is trained. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Glühkathode (8) als Glühdraht ausgebildet ist.Arrangement according to claim 12, characterized in that the hot cathode ( 8th ) is designed as a filament. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Glühkathode (8) als Glühwendel (9) ausgebildet ist.Arrangement according to claim 12, characterized in that the hot cathode ( 8th ) as a filament ( 9 ) is trained. Anordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass Glühkathoden (8) gegenüber der längs der Transportrichtung (4) liegenden Randbereiche der Rückseite (6) angeordnet sind.Arrangement according to one of claims 12 to 14, characterized in that hot cathodes ( 8th ) relative to the longitudinal direction of transport ( 4 ) lying edge regions of the back ( 6 ) are arranged. Anordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Glühkathode (8) umschließender Wehnelt-Zylinder (10) angeordnet ist.Arrangement according to one of claims 12 to 15, characterized in that a the hot cathode ( 8th ) enclosing Wehnelt cylinder ( 10 ) is arranged.
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